CN107004835A - 作为锂离子电池的电解质组分的腈和胺 - Google Patents

作为锂离子电池的电解质组分的腈和胺 Download PDF

Info

Publication number
CN107004835A
CN107004835A CN201680003620.8A CN201680003620A CN107004835A CN 107004835 A CN107004835 A CN 107004835A CN 201680003620 A CN201680003620 A CN 201680003620A CN 107004835 A CN107004835 A CN 107004835A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
weight
parts
amine
nitrile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680003620.8A
Other languages
English (en)
Inventor
D·布劳恩林
F·多伊贝尔
M·克劳茨尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Polymer Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
Wacker Polymer Systems GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Polymer Systems GmbH and Co KG filed Critical Wacker Polymer Systems GmbH and Co KG
Publication of CN107004835A publication Critical patent/CN107004835A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0803—Compounds with Si-C or Si-Si linkages
    • C07F7/081—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/12—Organo silicon halides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18—Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C07F7/1804—Compounds having Si-O-C linkages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/58—Liquid electrolytes
    • H01G11/62—Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及电解质，其包含100重量份的非质子溶剂，1‑50重量份的含锂导电盐，5‑100重量份的碳酸亚乙烯酯，0.5‑20重量份的腈，和0.1‑10重量份的胺。本发明还涉及以及包含阴极、阳极、隔板和所述电解质的锂离子电池。

Description

作为锂离子电池的电解质组分的腈和胺
本发明涉及一种电解质，其包含非质子溶剂、含锂的导电盐、碳酸亚乙烯酯、腈和胺，还涉及锂离子电池。
锂离子电池是移动应用中最有希望的体系之一。其使用领域的范围是从高价值的电子设备到电动汽车的电池。
已经广泛地描述了基于环状/脂肪族碳酸酯的锂离子电池的电解质原溶液，其是形成绝大多数基础电解质组合物的基础的主要成分。碳酸亚乙烯酯(VC)作为成膜添加剂被旨在用来支撑固体电解质界面(SEI)的构造，其通常的用量为2-10wt量％。US7476469还描述了用于由薄的无定形/微晶硅层组成的阳极材料的具有更高VC分数的原溶液。
Gu-Yeon Kim和J.R.Dahn，Journal of the Electrochemical Society，162(3)A437-A447(2015)描述了使用某些腈(琥珀腈SN、己二腈AN、庚二腈PN)作为NMC442//石墨全电池的电解质添加剂。描述了在容量损失方面的改善以及在60℃下循环实验中气体形成的最小化。此外，在添加SN后，观察到了电解质氧化稳定性的改善。因此，其造成了NMC442阴极材料(>4.4V)的循环稳定性的改善。
DE10027626描述了与现有技术相关的使用三丁基胺作为用于清除H2O和HF的电解质添加剂。三丁基胺不是氧化稳定的，并在相对于Li/Li+的约3.5V下不可逆地分解。
作为电解质添加剂，三丁基胺有助于通过稳定导电盐LiPF6来提高电池的储存稳定性，如DE69027143所述。
US8551661使用了取代/未取代的胺，例如三烷基胺、芳基胺和杂环胺作为第一可能的添加剂，与作为第二添加剂的Li(C2O4)BF2组合。此添加剂组合在被用于碳酸酯基的电解质混合物中是，表现出了增强的循环稳定性和改善的压延老化特性。
由于在循环过程中含Si阳极材料的体积严重膨胀，含有含Si的阳极材料的锂离子电池的循环稳定性仍然不足。由于单个电解质成分的电化学分解而在初始循环中形成的SEI层不能承受严重的机械负荷。SEI层的累进的重新形成导致单个电解质组分的耗尽/消耗，并因此随着循环次数的增加，电池的容量持续下降。
本发明的一个主题是电解质，其包含
100重量份的非质子溶剂，
1-50重量份的含锂导电盐，
5-100重量份的碳酸亚乙烯酯，
0.5-20重量份的腈，和
0.1-10重量份的胺。
令人惊讶的是，已经发现，通过使用腈和胺的组合作为富含VC的原电解质溶液中的添加剂，可以显著地改善锂离子电池循环期间的容量保持。所述的连续容量保持事实上要好于所选的参比电解质混合物，从文献中已知的含Si阳极的电解质组合物开始[Kawashima,A.等人，Journal of The Electrochemical Society 2011,158,A798-A801；Aurbach,D.等人，Langmuir 2012,28,965-976]。所述参比电解质混合物由碳酸甲乙酯(EMC)和氟代碳酸亚乙酯(FEC)和少量VC组成。
优选使用的腈是优选含有2-20个碳原子，更特别是4-12个碳原子的单羧酸或多元羧酸的腈。
优选的是脂族饱和一元羧酸的腈，如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和己酸，以及具有至多18个碳原子的脂族酸的腈，更特别是戊腈(VN)。
还优选诸如丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸和辛二酸的脂族饱和二元羧酸的二腈。
还优选的是具有至多18个碳原子的脂族饱和一元羧酸的甲硅烷基化的腈，更特别是由US 20140356735已知的3-(氟代二甲基硅基)丁腈(FSN)。
优选腈的沸点在1013hPa至少是120℃，更优选在1013hPa下至少是150℃。
所述电解质优选包含1-10重量份，更特别是2-8重量份的腈。
所述胺优选选自于脂族和芳族的伯、仲和叔胺。可以使用具有伯、仲和叔胺官能团的单胺，也可以是多胺。
优选的单胺具有通式(I)
NR1R2R3 (I),
其中
R1、R2和R3是H或具有1-30个碳原子的单价烃基，其可以由选自于F-、Cl-和OR4的取代基取代，其中非相邻的-CH2-单元可以用选自于-C(＝O)-和-O-的单元替代，和
R4是具有1-10个碳原子的烷基。
所述单价的烃基R1、R2和R3可以是线性、环状、支化、芳香、饱和或不饱和的。所述烃基R1、R2和R3优选具有1-20个碳原子，特别优选具有1-6个碳原子的烷基、烷基芳基、芳基烷基和苯基。
如果R1、R2和R3中的两个或三个是相互连接的，它们可以形成单环或双环的烃环。
优选叔胺，其中在通式(I)中R1、R2和R3是单价的更特别是未取代的具有1-30个，优选2-10个碳原子的烃基。
优选的多胺具有通式(II)
R5 2N-(CR6 2)a-(NR7-(CR6 2)b)c-NR5 2 (II),
其中
R5、R6和R7是H或具有1-18个碳原子的烃基，其可以由选自于F-、Cl-和OH的取代基取代，其中非相邻的-CH2-单元可以用选自于-C(＝O)-和-O-的单元替代，
a和b是1-6的整数，和
c是0或1-40的整数。
a和b优选是2或3。
c优选是1-6的整数。
优选a和b是相同的。
特别优选的通式(II)的多胺(A)的实例如下：
二亚乙基三胺(H2N-CH2CH2-NH-CH2CH2-NH2)
三亚乙基四胺(H2N-CH2CH2-(NH-CH2CH2-)2-NH2)
四亚乙基五胺(H2N-CH2CH2-(NH-CH2CH2-)3-NH2)
五亚乙基六胺(H2N-CH2CH2-(NH-CH2CH2-)4-NH2)
六亚乙基七胺(H2N-CH2CH2-(NH-CH2CH2-)5-NH2)
上述胺的混合物，作为工业产品由市售购得的这类产品，例如(BASFSE)。
其他优选的单胺和多胺的实例是辛胺、壬胺、癸胺、十一烷胺、十二烷胺(月桂胺)、三丁胺、三异辛胺、十三烷胺、十三烷胺(异构体混合物)、十四烷胺(肉豆蔻胺)、十五烷胺、十六烷胺(鲸蜡基胺)、十七烷胺、十八烷胺(硬脂基胺)、4-己基苯胺、4-庚基苯胺、4-辛基苯胺、
2,6-二异丙基苯胺、4-乙氧基苯胺、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N-丙基苯胺、N-丁基苯胺、N-戊基苯胺、N-己基苯胺、N-辛基苯胺、N-环己基苯胺、二环己胺、对甲苯胺、二氢吲哚、2-苯基乙胺、1-苯基乙胺、N-甲基癸胺、苄胺、N,N-二甲基苄胺、1-甲基咪唑、2-乙基己胺、二丁胺、二己胺、二(2-乙基己基胺)、3,3'-二甲基-4,4'-二胺基二环己基甲烷、4,4'-二胺基二环己基甲烷、双十三烷基胺(异构体混合物)、异佛尔酮二胺、N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺、N,N-二甲基环己基胺、八亚甲基二胺、2,6-二甲苯胺、4,7,10-三氧杂十三烷-1,13-二胺、4,9-二氧杂十二烷-1,12-二胺、二-(2-甲氧基乙基)胺、双(2-二甲基胺基乙基)醚、聚醚胺(BASF SE)、2-(二异丙基胺基)乙胺、五甲基二亚乙基三胺、N-(3-胺基丙基)咪唑、1,2-二甲基咪唑、2,2'-二吗啉二乙醚、二甲基胺基乙氧基乙醇、双(2-二甲基胺基乙基)醚、–s-三嗪(BASF AG)、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、3-(2-胺基乙基氨基)丙胺、3-(环己基胺基)丙胺、二亚丙基三胺、N4-胺(N,N'-双(3-胺丙基)-乙二胺)、AMIX M(BASF AG)(＝高沸点吗啉衍生物)、1-(2-羟乙基)哌嗪、1-乙烯基咪唑、1-己基咪唑、1-辛基咪唑、1-(2-乙基己基)咪唑。
优选的胺的沸点在1013hPa下至少是120℃，更优选在1013hPa下至少是150℃。
所述电解质优选包含0.5-8重量份，更特别是1-5重量份的胺。
所述非质子溶剂优选选自于有机碳酸酯，如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸亚丙基酯、碳酸亚丁酯；环状和线性酯，如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯；环状和线性醚，2-甲基四氢呋喃、1,2-二乙氧基甲烷、THF、二氧六烷、1,3-二氧戊环、二异丙醚、二甘醇二甲醚；酮，如环戊酮、二异丙基酮、甲基异丁基酮；内酯，如γ-丁内酯；环丁砜、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺、3-甲基-1,3-噁唑烷-2-酮和这些溶剂的混合物。
特别优选的是上述有机碳酸酯。
所述电解质优选包含5-30重量份，更特别是10-20重量份的含锂导电盐。
所述含锂导电盐优选选自于LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、(LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4))、LiSO3CxF2x+1、LiN(SO2CxF2x+1)2和LiC(SO2CxF2x+1)3(其中x为0-8的整数)，及其混合物。
所述电解质优选包含10-70重量份，更优选是20-50重量份，更特别是12-30重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)。
所述电解质还可以，如DE10027626A中所述的，包含其它的添加剂，例如有机异氰酸酯以降低水含量，HF清除剂，LiF的增溶剂，有机锂盐和/或复合盐。
同样地，本发明的主题是包括阴极、阳极、隔板和上述电解质的锂离子电池。
所述锂离子电池的负极(阳极)优选包含能够可逆地吸收并释放锂离子的材料，例如金属锂，碳，如炭黑或石墨，硅，锡，铝或铅，优选石墨和/或硅。锂离子电池的正极(阴极)优选包含锂过渡金属氧化物或锂过渡金属磷酸盐。优选的过渡金属是Ti、V、Cr、Mn、Co、Fe、Ni、Mo、W。优选的锂过渡金属氧化物是LiCoO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(CoNi)O2、Li(CoV)O2、Li(CoFe)O2。优选的锂过渡金属磷酸盐是LiCoPO4、Li(NiMn)O2和LiNiPO4。锂离子电池的电极可以包含其它添加剂，例如提高电导率，粘合剂，分散剂和填料。可以使用EP785586A中描述的其它添加剂。
类似地，本发明的主题是在锂离子电池中使用上述电解质。
上述式中的所有上述符号在每种情况下具有彼此独立的定义。在所有式中，硅原子都是四价的。
在下面的实施例中，除非在每种情况下另有说明，否则所有量值和百分比数据都是基于重量，所有压力均为0.10MPa(绝对)，所有温度均为20℃。
实施例：
1.使用乙基甲基碳酸酯(EMC)和氟代碳酸亚乙酯(FEC)的参比电解质混合物(非本发明)
由文献已知的电解质组合物开始[Kawashima,A.等人，Journal of TheElectrochemical Society 2011,158,A798-A801；Aurbach,D.等人，Langmuir 2012,28,965-976]，制备体积比为30:70的FEC/EMC混合物。将2wt％的碳酸乙烯酯和1M LiPF6溶解在该混合物中。
2.含有戊腈和三丁胺的电解质混合物
制备体积比为30:70的碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯的混合物。
将5wt％的正戊腈(戊腈)和2wt％的三丁胺和1M LiPF6溶解在该混合物中。
3.含有3-(氟代二甲基硅基)丁腈和三丁胺的电解质混合物
制备体积比为30:70的碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯的混合物。
将10wt％的氟代二甲基硅基丁腈和2wt％的三丁胺和1M LiPF6溶解在该混合物中。
所用电极和电池构造：使用实施例1、2和3的电解质混合物构建具有Si/石墨阳极和NMC(镍锰钴)的完整电池(CR2032型)。电解质的量恒定在80μl。GF型D玻璃微纤维过滤器(Whatman)被用作隔板。使用的阳极由20％的硅(平均粒度为～180nm的未聚集颗粒)、60％的石墨(SFG 6)、8％的粘合剂(CMC 1380)和12％的导电炭黑(Super P)构成。所用阴极是由94％NMC111、2％粘合剂和4％导电材料组成的标准材料。所用阴极与阳极的容量比为2.0/2.1mAh/cm2。在每种情况下测量所构建的电池在第一个循环中的放电容量C1，以及在100(C100保留)和300(C300保留)个循环后的容量保持。结果列于表1。
设备和测量方法：使用BaSyTeC CTS-Lab Battery Test System在完整纽扣电池中进行电化学测试。首先在C/10下的两个循环中在电压窗口4.2-3.0V内形成所述电池，随后进行各种后续CV步骤(4.2-3V，C/10，cccv(cv步骤至I<0.01CA))。随后，在相同的电压窗口下，在C/2下运行300个循环，然后进行各种后续CV步骤4.2-3V，C/2，cccv(cv步骤至I<0.125CA))。
表1：
*FSN：3-(氟代二甲基硅基)丁腈
戊腈/三丁胺和FSN/三丁胺的效果从表1的容量保留上证实：相比于参比电解质混合物(见实施例1)，实现了100个循环后的约15％改善和300个循环后的约23％改善。
通过在第一循环C1中电池的大致相等的放电容量证实了使用电解质混合物1、2和3的电极的初始状态(充电、平衡)相同。

Claims (11)

1.电解质，其包含
100重量份的非质子溶剂，
1-50重量份的含锂导电盐，
5-100重量份的碳酸亚乙烯酯，
0.5-20重量份的腈，和
0.1-10重量份的胺。
2.根据权利要求1的电解质，其中使用了含有2-20个碳原子的单羧酸或多羧酸的腈。
3.根据前述权利要求之一的电解质，其包含1-10重量份的腈。
4.根据前述权利要求之一的电解质，其中使用了通式(I)的单胺
NR1R2R3 (I),
其中
R1、R2和R3是H或具有1-30个碳原子的单价烃基，其可以由选自于F-、Cl-和OR4的取代基取代，其中非相邻的-CH2-单元可以用选自于-C(＝O)-和-O-的单元替代，和
R4是具有1-10个碳原子的烷基。
5.根据前述权利要求之一的电解质，其中使用了通式(II)的多胺
R5 2N-(CR6 2)a-(NR7-(CR6 2)b)c-NR5 2 (II),
其中
R5、R6和R7是H或具有1-18个碳原子的烃基，其可以由选自于F-、Cl-和OH-的取代基取代，其中非相邻的-CH2-单元可以用选自于-C(＝O)-和-O-的单元替代，
a和b是1-6的整数，和
c是0或1-40的整数。
6.根据前述权利要求之一的电解质，其包含0.5-8重量份的胺。
7.根据前述权利要求之一的电解质，其包含10-70重量份的碳酸亚乙烯酯。
8.根据前述权利要求之一的电解质，其中所述非质子溶剂选自于有机碳酸酯、环状和线性酯、环状和线性醚、酮、内酯、环丁砜、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺、3-甲基-1,3-噁唑烷-2-酮，及这些溶剂的混合物。
9.根据前述权利要求之一的电解质，其中所述含锂导电盐选自于LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiSO3CxF2x+1、(LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4))、LiN(SO2CxF2x+1)2和LiC(SO2CxF2x+1)3及其混合物，其中x为0-8的整数。
10.锂离子电池，其包含阴极、阳极、隔板、和根据前述权利要求之一的电解质。
11.根据权利要求10的锂离子电池，其包括含硅的阳极。
CN201680003620.8A 2015-09-28 2016-09-08 作为锂离子电池的电解质组分的腈和胺 Pending CN107004835A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015218634.2A DE102015218634A1 (de) 2015-09-28 2015-09-28 Nitrile und Amine als Elektrolytbestandteile für Lithium-Ionen-Batterien
DE102015218634.2 2015-09-28
PCT/EP2016/071154 WO2017055048A1 (de) 2015-09-28 2016-09-08 Nitrile und amine als elektrolytbestandteile für lithium-ionen-batterien

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107004835A true CN107004835A (zh) 2017-08-01

Family

ID=56883805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680003620.8A Pending CN107004835A (zh) 2015-09-28 2016-09-08 作为锂离子电池的电解质组分的腈和胺

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20170373349A1 (zh)
EP (1) EP3201978B1 (zh)
JP (1) JP2018505512A (zh)
KR (1) KR101974021B1 (zh)
CN (1) CN107004835A (zh)
DE (1) DE102015218634A1 (zh)
WO (1) WO2017055048A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117154224A (zh) * 2023-09-15 2023-12-01 常州千沐新能源有限公司 一种能够增溶锂盐的深共晶电解液添加剂、电解液以及锂电池

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7404056B2 (ja) * 2018-12-13 2023-12-25 三菱ケミカル株式会社 非水系電解液及び非水系電解液二次電池
US20220171245A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-02 Gentex Corporation Electro-optic element with additive
US20220238911A1 (en) * 2021-01-26 2022-07-28 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte for electrochemical cells with a silicon-containing electrode

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236155A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
CN1343024A (zh) * 2000-09-07 2002-04-03 默克专利股份有限公司 在电化学电池中用作添加剂的有机胺类
CN101548425A (zh) * 2006-12-06 2009-09-30 三菱化学株式会社 非水系电解液和非水系电解液二次电池
CN101997139A (zh) * 2009-08-21 2011-03-30 索尼公司 电解质和电池
CN102522590A (zh) * 2011-12-26 2012-06-27 华为技术有限公司 一种非水有机电解液、包含它的锂离子二次电池及其制备方法和终端通讯设备
JP2012160316A (ja) * 2011-01-31 2012-08-23 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系電解液、それを用いた電池

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2582893B2 (ja) * 1989-03-31 1997-02-19 日立マクセル株式会社 有機電解液電池
JP3756232B2 (ja) 1996-01-17 2006-03-15 宇部興産株式会社 非水電解質二次電池
JP2000156245A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質電池
DE10027626A1 (de) 2000-06-07 2001-12-13 Merck Patent Gmbh Silanverbindungen als Additive in Elektrolyten für elektrochemischen Zellen
US7476469B2 (en) 2001-01-18 2009-01-13 Santo Electric Co., Ltd. Lithium secondary battery
US7968235B2 (en) 2003-07-17 2011-06-28 Uchicago Argonne Llc Long life lithium batteries with stabilized electrodes
JP4567310B2 (ja) * 2003-09-29 2010-10-20 日本乳化剤株式会社 アミン含有電解液及びそれを用いるリチウム二次電池
JP2008166271A (ja) * 2006-12-06 2008-07-17 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系電解液および非水系電解液二次電池
JP5593592B2 (ja) * 2007-06-28 2014-09-24 三菱化学株式会社 二次電池用非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
US8288040B2 (en) * 2009-02-17 2012-10-16 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. High voltage electrolyte
US9257719B1 (en) * 2009-07-14 2016-02-09 Hrl Laboratories, Llc Electrolyte additives for lithium-ion batteries
JP2011154987A (ja) * 2009-12-29 2011-08-11 Sony Corp 非水電解質および非水電解質電池
WO2012021029A2 (ko) * 2010-08-13 2012-02-16 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 이를 구비한 리튬 이차전지
JP6167470B2 (ja) * 2010-11-30 2017-07-26 三菱ケミカル株式会社 非水系電解液電池
EP2748145B1 (de) * 2011-08-24 2016-10-19 Basf Se Schwefelhaltige additive für elektrochemische oder optoelektronische vorrichtungen
JP5977573B2 (ja) * 2012-04-27 2016-08-24 旭化成株式会社 非水系二次電池
JP6263910B2 (ja) * 2012-09-03 2018-01-24 三菱ケミカル株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液電池
CN103811811B (zh) * 2012-11-06 2017-02-22 万向电动汽车有限公司 一种锂离子动力电池用阻燃电解液及采用其制备的锂离子动力电池
WO2014197609A2 (en) 2013-06-04 2014-12-11 Silatronix, Inc. Nitrile-substituted silanes and electrolyte compositions and electrochemical devices containing them
JP6386748B2 (ja) * 2014-02-28 2018-09-05 株式会社クラレ 電解液およびリチウムイオン二次電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236155A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
CN1343024A (zh) * 2000-09-07 2002-04-03 默克专利股份有限公司 在电化学电池中用作添加剂的有机胺类
CN101548425A (zh) * 2006-12-06 2009-09-30 三菱化学株式会社 非水系电解液和非水系电解液二次电池
CN101997139A (zh) * 2009-08-21 2011-03-30 索尼公司 电解质和电池
JP2012160316A (ja) * 2011-01-31 2012-08-23 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系電解液、それを用いた電池
CN102522590A (zh) * 2011-12-26 2012-06-27 华为技术有限公司 一种非水有机电解液、包含它的锂离子二次电池及其制备方法和终端通讯设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117154224A (zh) * 2023-09-15 2023-12-01 常州千沐新能源有限公司 一种能够增溶锂盐的深共晶电解液添加剂、电解液以及锂电池

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015218634A1 (de) 2017-03-30
JP2018505512A (ja) 2018-02-22
WO2017055048A1 (de) 2017-04-06
EP3201978B1 (de) 2018-04-11
KR101974021B1 (ko) 2019-04-30
EP3201978A1 (de) 2017-08-09
US20170373349A1 (en) 2017-12-28
KR20170068604A (ko) 2017-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108598488B (zh) 一种高能量密度锂离子电池及其电解液
EP2958183B1 (en) Electrolyte solution and lithium ion secondary battery provided with same
EP2320512A1 (en) Lithium secondary battery
CN105958110A (zh) 一种电解液及含有该电解液的二次电池
CN107004835A (zh) 作为锂离子电池的电解质组分的腈和胺
CN104269576A (zh) 一种电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN111769328B (zh) 一种电解液、电化学装置以及电子装置
JP6237094B2 (ja) 非水電解質二次電池用負極及びその製造方法、ならびにリチウムイオン二次電池
WO2019200656A1 (zh) 锂二次电池电解液及其锂二次电池
CN111710910B (zh) 一种含有双四氟磷酰亚胺盐的电解液及锂离子电池
CN106133984A (zh) 非水电解液用添加剂、非水电解液和蓄电器件
CN112786964A (zh) 一种高电压高能量密度电解液及其锂电池
EP3739676A1 (en) Slurry for positive electrode of secondary lithium battery, preparation method for same, and application thereof
WO2019093443A1 (ja) 非水系電解液及びそれを用いたエネルギーデバイス
CN116505075A (zh) 一种非水电解液及其锂离子电池
CN115621555A (zh) 一种非水电解液及锂离子电池
CN112670581B (zh) 适用于-20℃~60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池
KR20190007111A (ko) 리튬-이온 전지의 전해질 성분으로서의 고리형 포스폰아미드
JP2017084739A (ja) リチウムイオン二次電池
JP2017091993A (ja) リチウムイオン二次電池
CN112531208A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
JP2022528055A (ja) 化合物、それを含むリチウム二次電池用電解質およびリチウム二次電池
CN112310475A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
KR101709672B1 (ko) 이차 전지 양극 슬러리용 카본 블랙 분산액 및 이의 제조방법
CN116053590A (zh) 一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170801